[发明专利]用于监测碳氢化合物-选择性催化还原装置的方法及设备

说明书

政府合同权益

美国政府在本发明中具有已付清的许可，并且在有限的情况中享有这样的权利，即：要求专利所有人以合理的条件许可其他人，这些合理的条件如根据由美国能源部授予的DE-FC26-02NT41218所规定的那样。

技术领域

本发明涉及排气后处理系统，并且更具体地，涉及用于以贫化学计量值进行操作的发动机的排气后处理系统。

背景技术

本节的陈述仅仅提供涉及本发明的背景信息，并且可以不构成现有技术。

操作在贫空气燃料比的已知内燃发动机能够减少燃料消耗，并且具有减少的NOx排放。用于操作在贫化学计量值的内燃发动机的已知排气后处理系统可包括氧化催化转化器、贫NOx还原催化剂(也被称作NOx吸附剂)、选择性催还原(SCR)催化装置、以及颗粒过滤器。已知的SCR装置采用还原剂(例如，碳氢化合物)来促进NOx的催化还原，从而产生氮气和水。还原剂在SCR装置的上游被分配到排气送料流中。

减少NOx排放的已知方案包括在碳氢化合物-选择性催化还原(HC-SCR)装置的上游喷射碳氢化合物，其中该碳氢化合物-选择性催化还原装置具有富含氧气的排气送料流。一种HC-SCR装置包括使用含有承载氧化铝的银(例如，Ag/Al₂O₃)之类的催化剂，以便在贫排气状况下使用碳氢化合物作为还原剂来选择性还原NOx。已知的碳氢化合物还原剂包括短链碳氢化合物(例如，丙烯、丙烷)和长链碳氢化合物(例如，辛烷、癸烷)。在发动机排气中使用短链碳氢化合物作为还原剂以便在较高温度时还原NOx排放物的NOx还原策略是已知的。在发动机排气中使用长链碳氢化合物和氧化的碳氢化合物(例如，乙醇)作为还原剂以便在较低温度时还原NOx排放物的NOx还原策略也是已知的。

使用了NOx吸附剂的系统可能需要与低硫燃料的使用相结合的具有大排出容积和大质量的铂系金属的催化装置，以便有效地操作。已知的NOx吸附剂需要周期性的催化剂再生，其可包括将燃料喷射到排气送料流中以便生成高的排气温度，以及分配还原剂以便使催化剂的存储材料再生。

发明内容

一种用于监测以贫化学计量值操作的内燃发动机的排气后处理系统的碳氢化合物-选择性催化反应器装置的方法，包括：以预定的还原剂质量流率在碳氢化合物-选择性催化反应器装置的上游将还原剂喷射到排气送料流中；以及，确定与碳氢化合物-选择性催化反应器装置的预定前部相关联的空速。当该空速超过预定的阈值空速时，确定在该碳氢化合物-选择性催化反应器装置的预定前部上的温差，并且作为空速和还原剂质量流率的函数确定阈值温度。如果在碳氢化合物-选择性催化反应器装置的预定前部上的温差低于阈值温度，则控制发动机的操作以便使碳氢化合物-选择性催化反应器装置再生。

本发明还提供了以下方案：

1.一种方法，其用于监测以贫化学计量值进行操作的内燃发动机的排气后处理系统的碳氢化合物-选择性催化反应器装置，所述方法包括：

监测进气质量流量，并且确定相关联的排气质量流量；

确定所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的前部上的温差；

确定与所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的前部上的排气质量流量相关联的被监测的空速；

在所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的上游将还原剂喷射到排气送料流中；

确定对所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的失效的测量结果，其与所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的前部上的温差以及所监测的空速相对应；以及

基于所述对碳氢化合物-选择性催化反应器装置的失效的测量结果来控制所述发动机的操作。

2.如方案1所述的方法，其中，基于所述对碳氢化合物-选择性催化反应器装置的失效的测量结果来控制所述发动机的操作包括：

确定与所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的失效的测量结果相关联的NOx转化效率；以及

当所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置的NOx转化效率低于阈值时，操作所述发动机以便使所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置再生。

3.如方案2所述的方法，其中，操作所述发动机以便使所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置再生包括：操作所述发动机以便在所述排气送料流中引入高温。

4.如方案1所述的方法，其中，确定所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置前部上的温差包括：监测位于所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置前面位置处的第一温度，以及位于所述碳氢化合物-选择性催化反应器装置后面位置处的第二温度。